Добавил:
kiopkiopkiop18@yandex.ru Вовсе не секретарь, но почту проверяю Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2 курс / Микробиология 1 кафедра / Доп. материалы / Медицинская_микробиология,_вирусология_и_иммунология_1_том

.pdf
Скачиваний:
1
Добавлен:
24.03.2024
Размер:
16.13 Mб
Скачать

Учение об иммунитете и факторы врожденного иммунитета

285

Кфакторам врожденного иммунитета относят:

кожу и слизистые оболочки;

клеточные факторы: нейтрофилы, макрофаги, дендритные клетки, эозинофилы, базофилы, естественные киллеры;

гуморальные факторы: система комплемента, растворимые

рецепторы к поверхностным структурам микроорганизмов

(ро//егл-структуры), антимикробные пептиды, интерфероны. Кожа и слизистые оболочки. Тонкий слой эпителиальных клеток,

выстилающий поверхность кожи и слизистых оболочек, является тем барьером, который практически непроницаем для микроорга­

низмов. Он отделяет стерильные ткани организма от заселенного

микробами внешнего мира.

Кожа покрыта многослойным плоским эпителием, в котором различают два слоя: роговой и базальный.

Кератиноциты рогового слоя — это погибшие клетки, устойчи­ вые к агрессивным химическим соединениям. На их поверхности

отсутствуют рецепторы для адгезивных молекул микроорганизмов, поэтому они обладают значительной устойчивостью к колониза­ ции и являются самым надежным барьером на пути большинства бактерий, грибов, вирусов, простейших. Исключение составляют 5. aureus, Pr. аспае, I. pestis, да и они скорее всего проникают либо через микротрещины, либо с помощью кровососущих насекомых, либо через устья потовых и сальных желез. Устье сальных и по­

товых желез, волосяных фоликулов в коже наиболее уязвимы, по­ скольку здесь слой ороговевшего эпителия истончается. В защите этих участков важную роль играют продукты потовых и сальных желез, содержащих молочную, жирные кислоты, ферменты, анти­ бактериальные пептиды, оказывающие антимикробное действие.

Именно в устьях придатков кожи располагается глубокая рези­

дентная микрофлора, образующая микроколонии и продуцирую­ щая защитные факторы (см. главу 4).

В эпидермисе, помимо кератиноцитов, содержатся еще два типа клеток — клетки Лангерганса и клетки Гринстейна (отростчатые эпидермоциты, составляющие 1—3% кариоцитов базального слоя). Клетки Лангерганса и Гринстейна имеют миелоидное про­

исхождение и относятся к дендритным. Предполагается, что по функции эти клетки являются оппозитными. Клетки Лангерганса участвуют в презентации антигена, индуцируют иммунный ответ, а клетки Гринстейна продуцируют цитокины, подавляющие им­

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

286 Глава 9

мунные реакции в коже. Типичные кератиноциты и дендритные клетки эпидермиса в совокупности с лимфоидными структурами дермы принимают активное участие в реакциях приобретенного

иммунитета (см. ниже).

Здоровая кожа обладает высокой способностью к самоочище­ нию. Это легко доказать, если нанести на ее поверхность нетипич­ ные для кожи бактерии — через некоторое время такие микробы

исчезают. На этом принципе основаны методы оценки бактери­ цидной функции кожи.

Слизистые оболочки. Большинство инфекций начинается не с

кожи, а со слизистых оболочек. Это связано, во-первых, с боль­ шей площадью их поверхности (слизистые оболочки около 400 м2, кожа около 2 м2), во-вторых, с меньшей защищенностью.

Слизистые оболочки не имеют многослойного плоского эпи­ телия. На их поверхности располагается лишь один слой эпите­ лиоцитов. В кишечнике это однослойный цилиндрический эпите­ лий, бокаловидные секреторные клетки и М-клетки (мембранные эпителиальные клетки), располагающиеся в слое эпителиоцитов, покрывающие лимфоидные скопления. М-клетки наиболее уязви­ мы для проникновения многих патогенных микроорганизмов изза целого ряда особенностей: наличия специфических рецепторов для некоторых микроорганизмов (сальмонелл, шигелл, патоген­ ных эшерихий и др.), которые не обнаружены на соседних энтеро-

цитах; истонченного слизистого слоя; способности к эндоцитозу и пипоцитозу, благодаря чему обеспечивается облегченный транс­ порт антигенов и микроорганизмов из кишечной трубки в мукозоассоциированную лимфоидную ткань (см. главу 12); отсутствия

мощного лизосомального аппарата, характерного для макрофагов и нейтрофилов, благодаря чему бактерии и вирусы перемещаются в субэпителиальное пространство без разрушения.

М-клетки относятся к эволюционно сформировавшейся систе­

ме облегченного транспорта антигенов к иммунокомпетентным

клеткам, а бактерии и вирусы используют этот путь для своей транслокации через эпителиальный барьер.

Аналогичные М-клеткам кишечника эпителиоциты, ассоции­ рованные с лимфоидной тканью, имеются у слизистых оболочек бронхоальвеолярного дерева, носоглотки, половой системы.

Колонизационная резистентность покровного эпителия. Любой инфекционный процесс начинается с адгезии возбудителя на по-

Учение об иммунитете и факторы врожденного иммунитета

289

дают все эукариотические клетки. Именно таким образом внутрь клеток проникают многие патогенные микроорганизмы. Однако в большинстве инфицированных клеток отсутствуют механизмы (либо они слабы), обеспечивающие деструкцию патогена. В про­ цессе эволюции в организме многоклеточных сформировались

специализированные клетки, имеющие мощные системы внутри­ клеточного киллинга, основной «профессией» которых является фагоцитоз (от греч. phagos — пожираю, cytos — клетка) — погло­ щение частиц диаметром не менее 0,1 мкм (в отличие от пиноци-

тоза — поглощения частиц меньшего диаметра и макромолекул) и

уничтожение захваченных микробов. Такими свойствами облада­ ют полиморфно-ядерные лейкоциты (в основном нейтрофилы) и

мононуклеарные фагоциты (эти клетки иногда называют профес­

сиональными фагоцитами).

Впервые идея о защитной роли подвижных клеток (микро- и макрофагов) была сформулирована в 1883 г. И.И. Мечниковым, который за создание клеточно-гуморальной теории иммунитета (в соавторстве с П. Эрлихом) был удостоен в 1909 г. Нобелевской

премии.

Нейтрофилы и мононуклеарные фагоциты имеют общее миело­ идное происхождение из стволовой кроветворной клетки. Однако

эти клетки различаются рядом свойств.

Нейтрофилы — наиболее многочисленная и подвижная попу­

ляция фагоцитов, созревание которых начинается и заканчивается в костном мозгу. Около 70% всех нейтрофилов сохраняется в виде резерва в костно-мозговых депо, откуда они под влиянием соот­

ветствующих стимулов (провоспалительных цитокинов, продуктов микробного происхождения, С5а-компонента комплемента, коло­ ниестимулирующих факторов, кортикостероидов, катехоламинов) могут экстренно перемещаться через кровь в очаг тканевой де­

струкции и участвовать в развитии острого воспалительного от­ вета. Нейтрофилы — это «отряд быстрого реагирования» в системе антимикробной защиты.

Нейтрофилы — короткоживущие клетки, продолжительность их жизни около 15 сут. Из костного мозга они выходят в кровоток уже зрелыми клетками, утратившими способность к дифференци­

рованию и пролиферации. Из крови нейтрофилы перемещаются в ткани, в которых они либо гибнут, либо выходят на поверхность

слизистых оболочек, где и заканчивают свой жизненный цикл.

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

290

Глава 9

Мононуклеарные фагоциты представлены промоноцитами кост­ ного мозга, моноцитами крови и тканевыми макрофагами. Моно­ циты, в отличие от нейтрофилов, — незрелые клетки, которые, попадая в кровяное русло и далее в ткани, созревают в тканевые

макрофаги (плевральные и перитонеальные, купферовские клетки

печени, альвеолярные, интердигитальные клетки лимфатических узлов, костного мозга, остеокласты, микроглиоциты, мезангиаль­ ные клетки почек, сертолиевы клетки яичек, клетки Лангерганса

и Гринстейна кожи). Продолжительность жизни мононуклеарных фагоцитов от 40 до 60 сут. Макрофаги — не очень быстрые клетки, но они рассеяны во всех тканях, и, в отличие от нейтрофилов, им нет необходимости в столь срочной мобилизации. Если продол­ жить аналогию с нейтрофилами, то макрофаги в системе врожден­ ного иммунитета — это «войска специального назначения».

Важной особенностью нейтрофилов и макрофагов является на­ личие в их цитоплазме большого количества лизосом — гранул размером 200—500 нм, содержащих различные ферменты, бакте­ рицидные и биологически активные продукты (лизоцим, миело­ пероксидаза, дефензины, бактерицидный протеин, лактоферрин, протеиназы, катепсины, коллагеназа и т.д.). Благодаря столь раз­ нообразному «вооружению» фагоциты обладают мощным деструк­ тивным и регуляторным потенциалом.

Нейтрофилы и макрофаги чутко реагируют на любые измене­ ния гомеостаза. Для этой цели они оснащены богатым арсеналом рецепторов, располагающихся на их цитоплазматической мембра­

не (рис. 9.2):

рецепторы для распознавания чужого — 7Ь//-подобные рецеп­ торы (Toll-like receptor — TLR), впервые открытые A. Poltorak

в1998 г. у плодовой мушки и впоследствии обнаруженные у нейтрофилов, макрофагов и дендритных клеток. По значимо­ сти открытие 7о//-подобных рецепторов сопоставимо с более ранним обнаружением антигенраспознающих рецепторов у

лимфоцитов. 7Ь//-подобные рецепторы узнают не антигены, разнообразие которых в природе чрезвычайно велико (около 1018 вариантов), а более грубые повторяющиеся молекулярные углеводные и липидные узоры — ряГ/егл-структуры (от англ. pattern — узор), которых нет на клетках организма хозяина, но

которые присутствуют у простейших, грибов, бактерий, виру­

сов. Репертуар таких узоров невелик и составляет около 20 ва-

Мнение об иммунитете и факторы врожденного иммунитета

291

у-ИФН

Рис. 9.2. Функциональные структуры макрофага (схема): АГ — антиген; ДТ — антигенная детерминанта; ФС — фагосома; ЛС — лизосома; ЛФ — лизосомальные ферменты; ФЛ — фаголизосома; ПАГ — процессирован­ ный антиген; Г-II — антиген гистосовместимости II класса (МНС II); Fc — рецептор для Fc-фрагмента молекулы иммуноглобулина; CI, СЗа, С5а — рецепторы для компонентов комплемента; у-ИФН — рецептор для у-МФН; С — секреция компонентов комплемента; ПР — секреция пере­ кисных радикалов; ИЛД-1 — секреция; ФНО — секреция фактора некро­ за опухолей; Сф — секреция ферментов

риантов. 7Ъ//-подобные рецепторы представляют собой семей­ ство мембранных гликопротеидов, известно 11 типов таких рецепторов, способных узнавать всю палитру pattern-структур микроорганизмов (липополисахариды, глико-, липопротеи­

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

292

Глава 9

ды, нуклеиновые кислоты, белки теплового шока и т.д.). Вза­ имодействие 7о//-подобных рецепторов с соответствующими лигандами запускает транскрипцию генов провоспалительных цитокинов и ко-стимулирующих молекул, которые необходи­ мы для миграции, адгезии клеток, фагоцитоза и представле­ ния антигенов лимфоцитам;

маннозно-фукозные рецепторы, распознающие углеводные

компоненты поверхностных структур микроорганизмов;

рецепторы для мусора (scavenger receptor) — для связывания

фосфолипидных мембран и компонентов собственных раз­ рушенных клеток. Участвуют в фагоцитозе поврежденных и умирающих клеток;

рецепторы для СЗв- и С4в-компонентов комплемента;

рецепторы для Fc-фрагментов IgG. Эти рецепторы, как и ре­ цепторы для компонентов комплемента, играют важную роль в связывании иммунных комплексов и фагоцитозе бактерии, помеченных иммуноглобулинами и комплементом (эффект опсонизации);

рецепторы для цитокинов, хемокинов, гормонов, лейкотрие­ нов, простагландинов и т.д. позволяют взаимодействовать с

лимфоцитами и реагировать на любые изменения внутренней среды организма.

Основной функцией нейтрофилов и макрофагов является фаго­ цитоз. Фагоцитоз — это процесс поглощения клеткой частиц или крупных макромолекулярных комплексов. Он складывается из не­ скольких последовательно протекающих этапов:

• активация и хемотаксис — целенаправленное движение клет­ ки к объекту фагоцитоза в сторону повышающейся концен­

трации хемоаттрактантов, роль которых играют хемокины,

компоненты комплемента и микробной клетки, продукты де­ градации тканей организма;

адгезия (прикрепление) частиц к поверхности фагоцита. В адгезии важную роль играют 7о//-подобные рецепторы, а также рецепторы к Fc-фрагменту иммуноглобулина и СЗв-

компоненту комплемента (такой фагоцитоз называется им­ мунным). Иммуноглобулины М, G, СЗв-, С4в-компоненты комплемента усиливают адгезию (являются опсонинами), служат мостиком между микробной клеткой и фагоцитом;

поглощение частиц, их погружение в цитоплазму и образова­

ние вакуоли (фагосомы);

Учение об иммунитете и факторы врожденного иммунитета

293

• внутриклеточный киллинг (убийство) и переваривание. По­

сле поглощения частицы фагосомы сливаются с лизосома­ ми — образуется фаголизосома, в которой бактерии гибнут под действием бактерицидных продуктов гранул (кислороднезависимая система бактерицидности). Одновременно в клетке усиливается потребление кислорода и глюкозы — развивается так называемый респираторный (окислительный) взрыв, что

приводит к образованию токсичных метаболитов кислорода и азота (Н2О2, супероксиданиона О2, гипохлорной кислоты, пироксинитрита), обладающих высокой бактерицидностью (кислородзависимая система бактерицидности).

Не все микроорганизмы чувствительны к бактерицидным си­

стемам фагоцитов. Гонококки, стрептококки, микобактерии и другие выживают после контакта с фагоцитами, такой фагоцитоз называется незавершенным.

Фагоциты, помимо фагоцитоза (эндоцитоза), могут осущест­ влять свои цитотоксические реакции путем экзоцитоза — выделе­

ния своих гранул наружу (дегрануляция) — таким образом фагоци­

ты осуществляют внеклеточный киллинг. Нейтрофилы, в отличие

от макрофагов, способны образовывать внеклеточные бактерицид­ ные ловушки — в процессе активации клетка выбрасывает наружу нити ДНК, в которых располагаются гранулы с бактерицидными ферментами. Благодаря липкости ДНК бактерии приклеиваются к ловушкам и под действием фермента погибают.

Нейтрофилы и макрофаги являются важнейшим звеном врож­ денного иммунитета, однако их роль в защите от различных ми­ кробов неодинакова. Нейтрофилы эффективны при инфекциях, вызванных внеклеточными патогенами (гноеродные кокки, эн­ теробактерии и др.), индуцирующими развитие острого воспали­

тельного ответа. При таких инфекциях эффективна кооперация

нейтрофил—комплемент—антитело. Макрофаги защищают от

внутриклеточных патогенов (микобактерии, риккетсии, хлами­ дии и др.), вызывающих развитие хронического гранулематозного воспаления, где главную роль играет кооперация макрофаг—Т-

лимфоцит.

Помимо участия в антимикробной защите, фагоциты участвуют в удалении из организма отмирающих, старых клеток и продук­ тов их распада, неорганических частиц (уголь, минеральная пыль

и др.). Фагоциты (особенно макрофаги) являются антигенпред-

Рекомендовано к покупке и изучению сайтом МедУнивер - https://meduniver.com/

294 Глава 9

ставляющими, они обладают секреторной функцией, синтезиру­ ют и выделяют наружу широкий спектр биологически активных соединений: цитокины (интерлейкины-1, 6, 8, 12, фактор некроза

опухоли), простагландины, лейкотриены, интерфероны а и у. Бла­

годаря этим медиаторам фагоциты активно участвуют в поддержа­ нии гомеостаза, в процессах воспаления, в адаптивном иммунном ответе, регенерации.

Эозинофилы относятся к полиморфно-ядерным лейкоцитам. Они отличаются от нейтрофилов тем, что обладают слабой фаго­ цитарной активностью. Эозинофилы поглощают некоторые бакте­ рии, но внутриклеточный киллинг у них менее эффективен, чем у нейтрофилов.

Основная функция эозинофилов заключается в защите от круп­ ных паразитов. После активации эти клетки выделяют токсич­ ные продукты своих гранул, оказывающих губительное действие на гельмины. К таким продуктам относят: катионный белок — РНКазу, контакт с которой приводит к образованию мембранных каналов в оболочке паразита; пероксидазу эозинофилов, которая, в отличие от пероксидазы нейтрофилов, окисляя субстраты, при­ водит к образованию гипогалидов, высокотоксичных для некото­ рых паразитов; главный основной белок эозинофилов — основной компонент гранул, который способен полимеризоваться в оболоч­ ке паразита с образованием трансмембранных пор, через которые внутрь мишени проникают другие медиаторы.

Естественные киллеры. Естественные киллеры — большие лим­

фоцитоподобные клетки, которые происходят из лимфоидных предшественников. Они содержатся в крови, тканях, особенно их много в печени, слизистой оболочке репродуктивной системы женщин, селезенке. Естественные киллеры, как и фагоциты, со­ держат лизосомы, но фагоцитарной активностью не обладают.

Естественные киллеры распознают и элиминируют клетки-

мишени, на которых изменены или отсутствуют маркеры, харак­ терные для здоровых клеток. Известно, что такое происходит пре­ жде всего с клетками, мутировавшими или пораженными вирусом. Именно поэтому естественные киллеры играют важную роль в

противоопухолевом надзоре, уничтожении клеток, зараженных вирусами. Свое цитотоксическое действие естественные киллеры оказывают с помощью особого белка перфорина, который подоб­ но мембраноатакующему комплексу комплемента образует поры в мембранах клеток-мишеней.

Соседние файлы в папке Доп. материалы